• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
For being Curious to know as to what the science of chem is.
 

For being Curious to know as to what the science of chem is.

on

  • 349 views

 

Statistics

Views

Total Views
349
Views on SlideShare
349
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
8
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    For being Curious to know as to what the science of chem is. For being Curious to know as to what the science of chem is. Presentation Transcript

    • Introduction to Basic Chemistry  •  Matter­ anything that has mass (the amount  of matter) and occupies space  – Liquid  – Solid  – Gas  •  Chemical elements­ chemical substances  that cannot be broken down into simpler  substances by ordinary chemical reactions  •  Chemical symbols
    • States of Matter  •low density  •easy to  expand/compress  •fills container  •high density  •hard to  expand/compress  •takes shape of  container  •high density  •hard to  expand/compress  •rigid shape  Gas  Liquid  Solid
    • Periodic Table
    • Atoms  •  All chemical elements are atoms  –  Analogy­ all people are classified as humans  •  atom of hydrogen, atom of carbon, etc.  •  All atoms have similar structure  –  Analogy­ all people have similar body structure
    • Major Difference Between Atoms  •  Number of Protons (atomic number) makes each  atom unique in its identity
    • Atoms, nucleus, proton, neutron, electron, atomic number, valance
    • Each Atom Will Have a Different  Character and Measurable  Characteristics  •Weight (atomic mass)  •Attraction of electrons  •Charge  •Stable or unstable (radioactivity)  All these factors determine the type of  chemical bonding or interactions with other  atoms (elements).
    • Atomic mass (weight) is the mass of  the protons and neutrons not the  electrons  If the proton and neutron were  enlarged, and each had the  approximate mass of a  hippopotamus, the electron,  enlarged to the same scale, would  have less mass than an owl.
    • Electronegativity  •  Refers to the ability of an atom in a  molecule to attract shared electrons  •  Determines the nature of the chemical bond  – Ionic  – Covalent
    • Ionic Bonds Based of  Electronegativity
    • Atomic Charge  •  Determined by the number of electrons in  the outer shell (valence)  – Normal equal numbers of electrons (­)  and  protons (+)  •  Ion­ Charged atom of element
    • Stable or Unstable Atom  •  Isotopes­ an atom with different numbers of neutrons
    • Isotopes can be Stable or Unstable  •  Unstable isotopes are called radioisotopes
    • •All matter is made up of atoms of the various elements  •When two or more elements combine in a chemical reaction, the  resulting combination is called a molecule.  •A molecule may contain two elements of the  •same kind         H 2  •different            H 2 O  compound (two or more elements in  a fixed ratio)
    • Chemical Bonds of Two or More  Elements Make Chemical Units  (the various things that exist in our environment)  Types of Chemical bonds  •  Ionic Bonds  •  Covalent  – Non­polar  – Polar
    • Ionic Bonds  Electron donor, electron acceptor, anion, cation  Based on the electronegativity (the ability of an element to hold on or  take electrons) of each element
    • Ions  •  Charged Particles  –  Electrolytes­salts that  ionize in water and  form solutions capable  of conducting  electricity  •  Many of the bodies  operations are electrical  •  Electrolyte balance is  very important in  patient care
    • Free Radicals  –  Free radicals­ chemical  particles with odd  numbers of electrons  •  Produced by normal  metabolism and  exogenous products  (carbon tetrachloride,  cleaning solvent) and  radiation (X­ray, UV  light)  •  Damaging to the body  •  Antioxidants­ neutralizes  free radicals (Vit. C, E,  Beta carotene)
    • Antioxidants  •  Antioxidants­  neutralizes free  radicals (Vit. C, E,  Beta carotene)
    • Covalent  Bond­ sharing  of electorns  1. Nonpolar­  equal  sharing  2. Polar­  unequal  sharing
    • Equal Sharing
    • Oxygen showing  unequal sharing of  electrons  •Electronegativity  •Polar covelant bond  •Polar molecule
    • Hydrogen Bonding
    • Important properties of water  1. Excellent solvent  – solvent­ a liquid that a solid is dissolved in  – solute­ the substance that is being dissolved  2. Can participate in chemical reactions  3. Absorbs and releases heat very slowly  – important is the body to resist temperature fluctuations  4. Requires a large amount of heat to change from a  liquid to a gas  – important in cooling the body from perspiration  5. Servers as a lubricant
    • Characteristics of Water  •  Solvency­ the ability to dissolve other chemicals  –  Hydrophillic­ substances that dissolve in water  –  Hydrophobic­ substances that do not dissolve in water  •  Cohesion­ the tendency of molecules of the same  substance to cling to each other  •  Adhesion­ the tendency of one substance to cling to  another  •  Chemical reactivity­ the ability to participate in chemical  reactions  •  Thermal stability­ helps to stabilize the internal  temperature of the body due to its high heat capacity
    • Water an Excellent  Solvent  Hydration sphere
    • Solutions, Colloids, Suspensions  Solution  •  particles  of matter (solute)  mixed with more abundant  substance, usually water  (solvent).  –  Particles are under 1  nanometer (cannot be visually  distinguished from each other  –  Particles do not scatter light so  solution is transparent  –  The solute particles will pass  through most selectively  permeable membranes  –  Solute does not separate from  solvent when the solution is  allowed to stand  Solution
    • Solutions, Colloids, Suspensions  Colloid­ example is plasma  proteins (albumin)  •  Particles range from 1­100  nm in size  •  Particles are large enough  to scatter light, so colloids  are usually cloudy  •  Particles are to large to  pass through most  selectively permeable  membranes  •  Particles remain mixed  with solvent when the  mixture is allowed to stain  Colloid
    • Solutions, Colloids, Suspensions  Suspension­ example,  blood cells in plasma  •  Particles exceed 100 nm  •  Suspension is cloudy or  opaque  •  Particles are too large to  penetrate selectively  permeable membrane  •  Particles are too heavy to  remain suspended when  the mixture is allowed to  stand
    • Emulsion  •  Suspension of one  liquid in another, such  as oil and vinegar  salad dressing  Mixture  Consists of substances that are  physically blended but not  chemically combined
    • Concentration  •  How much solute is present in a given  volume of solution  •  Concentration is expressed in different ways  – Weight per volume  – Percentages  – Molarity  – Electrolyte concentration
    • Weight Per Volume  •  The weight of solute in a given volume of  solution  •  Ex:  8.5 g of NaCl per liter of solution (8.5g/L)  Percentages  5g of dextrose and add enough water ot make 100ml of solution =  concentration of 5% weight per volume  Ex: D5W= 5% w/v dextrose in distilled water
    • Molarity  •  Mole­ Avogadro’s number of particles (atoms,  molecules, etc.)  6.023 x 10 23 particles  Ex: mole of glucose weighs 180 grams  mole of sucrose weighs 342 grams  •  Molarity­ the number of moles of solute per liter  of solution  A one molar (1.0 M) solution of glucose contains 180 g/L  and a one molar (1.0 M) solution of sucrose contains  342 g/L
    • Electrolytes  •  A material that dissolves in  water to give a solution that  conducts an electrical current  •  major electrolytes of the body  are as follows:  –  sodium (Na+)  –  potassium (K+)  –  chloride (Cl­)  –  calcium (Ca2+)  –  magnesium (Mg2+)  –  bicarbonate (HCO3­)  –  phosphate (PO42­)  –  sulfate (SO42­)
    • Electrolytes  •  Important for their chemical, physical  (osmotic), and electrical effects on the body  •  Common disruption due to  – sweating  – Diarrhea  – Vomiting  – Hormone imbalance  – Kidney disorders
    • Electrolytes in  Sweating  •  Heat control  •  Two types  –  Eccrine ­ the most numerous type  that are found all over the body,  particularly on the palms of the  hands, soles of the feet and  forehead  –  Apocrine ­ mostly confined to the  armpits (axilla) and the anal­genital  area. They typically end in hair  follicles rather than pores.  •  Compared to apocrine glands,  eccrine glands:  –  are smaller  –  are active from birth (Apocrine  glands become active only at  puberty)  –  produce a sweat that is free of  proteins and fatty acids  •  Loss of  Na + , Cl ­ , H 2 O
    • Electrolytes in Sweating  •  the sweat from apocrine glands also contains proteins and  fatty acids, which make it thicker and give it a milkier or  yellowish color.  –  This is why underarm stains in clothing appear yellowish.  –  Sweat itself has no odor, but when bacteria on the skin and hair  metabolize the proteins and fatty acids, they produce an unpleasant  odor.  –  This is why deodorants and anti­perspirants are applied to the  underarms instead of the whole body.  •  The maximum volume of sweat that a person who is not  adapted to a hot climate can produce is about one liter per  hour.  •  Amazingly, if you move to a hot climate such as the  American desert southwest or the tropics, your ability to  produce sweat will increase to about two to three liters per  hour within about six weeks! This appears to be the  maximum amount that you can produce.
    • Electrolyte Measurement  •  Effects depend on  – Concentration  – Charge  •  Equivalent (Eq)­ the amount of electrolyte  that would neutralize 1 mole of hydrogen  inos (H + ) or hydroxide ions (OH ­ )
    • Energy and Work  •  Energy­ is the capacity to do work  – Potential energy­ energy contained in an object  because of its position or internal state but is  not being used to do work  – Kinetic energy­ energy of motion, energy that  is doing work  •  Work­ means to move something whether  it’s a muscle or a molecule, breaking  chemical bonds, building molecules, etc.
    • Potential and Kinetic Energy
    • Energy and Work  •  Chemical energy is potential energy stored in the bonds of  molecules.  –  Chemical reactions release this energy and makes it available to do  physiological work.  –  Heat is the kinetic energy of molecular motion  •  Temperature­ the measure of  the rate molecular motion  •  Electromagnetic energy­ the kinetic energy of moving  packets of radiation called photons (Ex: light)  •  Electrical energy­ has both  potential  –  in a battery when charged particles accumulated at a point  –  in a cell when charged particles accumulate across a cell membrane  kinetic  –  when electrons move through wires or  –  sodium moving across a cell membrane
    • All Living Systems Need Energy  For Physiological Work (Chemical  Reaction)
    • Chemical Reactions  •  A chemical change whereby compounds are  formed or decomposed.  –  Accomplished by the making or breaking of bonds  •  reactants disappear as chemical change occurs.  •  products appear as chemical change occurs.  •  catalysts speed up the reaction, but aren't  produced or consumed.
    • There is Energy in Chemical Bonds  •  Energy is released when bonds are broken.  •  Energy is needed in order for bonds to form.
    • A  +  B  C  The Nature of the Chemical Reaction  Chemicals must  •  collide and  •  collide at the correct orientation  Energy  Barrier or  energy of  activation
    • Types of Chemical Reactions  •  Decomposition  •  Synthesis  •  Exchange reactions  •  Some reactions are reversible  AB  A + B  A + B  AB  AB + CD  AC + BD  A + B  AB
    • A     +      B  AB  2H    +    O  H 2 O  Energy  Endergonic Chemical Reactions  (Synthesis or Combination)
    • Exergonic Reation  (Disassociation)  Energy  AB  A    +    B  CH 4  C    +    2H 2
    • Law of Mass Action  •  Pertains to reversible reactions when the  reaction proceed from the side with the  greater quantity of reactants to the side with  the lesser quantity  CO2 + H2O              H2CO3            H+ + HCO3­  CO2 + H2O              H2CO3            H+ + HCO3­
    • Reaction Rate  •  The amount of product formed per unit time  depends on  •  Concentration­ the greater the  concentration of reactants the greater the rate  of reaction  •  Temperature­ the higher the temperature  the greater the rate of reaction  •  Catalysts­ increases the speed of the  reaction.
    • Concentration and Reaction Rate  •  The greater the  concentration  of reactants the  greater the  opportunity for  collision
    • Temperature and Reaction Rate  Increased temperature causes increased molecular motion causing a  greater number of collisions per unit time resulting a higher  reaction rate.
    • Catalysts Reduce the Energy of Activation  Resulting in a Greater Reaction Rate
    • Catalyst Reduce Energy of  Activation
    • Energy Needed for Body Chemical  Reactions  Food we eat  Body’s  chemical  reactions
    • Energy for The Body’s Chemical  Reactions
    • Energy for The Body’s Chemical  Reactions
    • Energy For The Body’s Chemical  Reactions
    • Physiological Chemical Reactions  •  Metabolism­ all the chemical reactions in  the body  – Catabolism­ energy releasing decomposition  reactions (exergonic reactions)  – Anabolism­ energy storing synthesis reactions  (endergonic)  – Oxidation­ a reaction in which a molecule  gives up electrons and releases energy
    • Physiological Chemical Reactions  •  Oxidation­ a reaction in which a molecule  gives up electrons and releases energy  – This molecule is said to be oxidized  •  Reduction­ a reaction in which a molecule  gains electrons and energy  – This molecule is said to be reduced  •  Oxidation/Reduction reaction exist together
    • Oxidation/Reduction (Redox)
    • Chemical Compounds and Life  Processes  The body’s chemical compounds are divided  into two major classed  1. Inorganic­ usually small and lacks carbon  and may contain ionic bonds  Ex.  Water (most abundant), oxygen, carbon  dioxide, acids and bases  2. Organic­ always contain carbon, mostly  covalent bonds  Ex.  Proteins, lipids, carbohydrates, nucleic acids
    • Inorganic Acids, Bases, and Salts  Ionization (dissociation)­ the breaking apart of  the inorganic molecule when dissolved in  water  Acid­ a substance that dissociates into H + and  negative ions (anions)  Base­ a substance that dissociates into OH ­  (hydroxide) ions and a positive ion (cation)  Salt­ a substance that dissociates into a cation  and anion,  neither of which is H + or OH ­
    • Maintaining pH: Buffer Systems  Compounds that prevent drastic changes in pH  or Acid/Base balance  •  Normal body pH is between 7.35 and 7.45  •  acid base balance depends on the hydrogen ion  concentration  – majority of hydrogen ions are  produced by the  metabolic activity of the cell  the CO 2 of respiration combines with water to form  carbonic aced which dissociates into hydrogen and  bicarbonate ions  CO 2 + H2O              H 2 CO 3  H + + HCO 3  ­
    • Buffers  Hydrogen ions can also be introduced into the  body by other chemical compounds that we  consume (whether nutritious or caustic).  Buffer Systems consist of weak acids and  weak bases that function to prevent drastic  changes in the pH by strong acids and  strong  bases.
    • Systems That Control pH  •  Respiratory System  •  Urinary System
    • Buffers  Principal buffer systems  •  carbonic acid­bicarbonate system  •  phosphate system  •  hemoglobin system  •  protein system
    • Organic Compounds  Macromolecules  •  Four major organic compounds of the body  – carbohydrates  – lipids  – proteins  – nucleic acids
    • Organic Compounds  Macromolecules  •  Most of the macromolecules are made up of  smaller monomer units to form polymers  •  Dehydration reaction­ building up  •  Hydrolysis reaction­ breaking down  Monomer units  Polymer
    • Dehydration Synthesis Combines  Monomers into Polymers
    • Hydrolysis Breaks Polymers Into  Monomer Units
    • Carbohydrates  •  Starches and sugars  •  main use as energy source  •  composed of a carbon, hydrogen and  oxygen  – oxygen to hydrogen ratio is  1:2  – multiple of CH 2 O         Ex.  Glucose (C 6 H 12 O 6 )
    • Monosaccharide (simple sugar)  Polysaccharide (complex sugar)  Dehydration Synthesis  Hydrolysis (digestion)
    • Forming Fructose From Glucose and  Fructose
    • Monosaccharides
    • Disaccharide  Maltose­2 glucose  Sucrose­ glucose and  fructose  Lactose­ glucose and  galactose
    • Storage Forms  of Glucose
    • Lipids  •  Composed of carbon, oxygen, and hydrogen  •  Does not have 1:2 oxygen to hydrogen ratio  •  noncharged  – hydrophobic  – hydrophillic  •  Classes of lipids  – triglycerides (fats and oils)­ the bodies most  highly concentrated source of energy over  carbohydrates, however, less efficient.
    • Glycerol  Fatty acid  Saturated fat  animal foods (meats, milk, eggs)  Unsaturated fats  monounsaturated fat  olive oil, canola oil, peanut oil  polyunsaturated fat  corn, dafflower, sunflower,cottonseed,  sesame,  soybean oils  Triglyceride
    • Saturated Fatty Acids  Animal foods (meats, milk, eggs)
    • Unsaturated Fatty Acid  Monounsaturated fat  olive oil, canola oil,  peanut oil  Polyunsaturated fat  corn, dafflower,  sunflower, cottonseed,  sesame,  soybean oils
    • Phospholipids  •  contain  phosphorus  •  part of cell  membrane  •  charged head  •  uncharged tail
    • Lipids (cont)  •  steriods (carbon skeleton bent to form 4 fused  rings)­  – cholesterol, vitamin D, E, and K, sex hormones  –  carotenes­ chemicals used to make vitamin A  – eiscosanoids  •  prostaglandins­ contribute to inflammation, regulate body  temperature, help form blood clot  •  leukotrienes­ participate in allergic and inflammatory reactions
    • Cholesterol  • A constituent of all animal fats and oils  • Cholesterol is one of a group of compounds known as sterols and is  related to such other sterols as the sex hormones and the hormones of  the adrenal cortex.
    • Proteins  •  a biological polymer composed of amino acid  monomers  •  major classes of proteins  – structural­ hair, silk of spiders, fibers that of tendons  – contractile­ provide muscular movement  – defensive­ antibodies which fight infection  – transport­ hemoglobin which carries oxygen  – hormones  – enzymes­ serves as a chemical catalyst (an agent that  changes the rate of a chemical reaction without being  changed into a different molecule in the process.  • Promote and regulate all the chemical reactions in the body
    • General Structure of an Amino Acid
    • Dipeptide, Tripeptide, Polypeptide
    • A Protein’s Specific Shape  Determines its Function  •  a protein consist of  one  or more protein chains  folded into a unique  shape  •  a proteins specificity is  dependent on its shape  •  most proteins are  globular, although  structural proteins are  long and thin (fibrous)
    • Denaturation  •  the process that  alters the three  dimensional  structure  – heat  – salt  – pH
    • Temperature and Enzyme Activity
    • Primary Structure­ the  sequence of amino acids.  Secondary Structure­  parts of the polypeptide  which are coiled or folded  into local patterns.  Tertiary Structure­ the  overall three dimensional  shape.  Quaternary Structure­  consist of two or more  polypeptide chains or  subunits.
    • Enzymes  •  Catalyst­ Substances that speed up chemical  reactions by increasing the frequency of  collisions and properly orienting the  molecules, without themselves being altered.  •  Characteristics  – Specificity  • each enzyme has a special substrate  • active site  – Efficiency­the number of reactions that can occur  per minute (turnover number)  – Control­ the rate of synthesis can be altered by  cellular mechanisms.
    • Enzyme­Substrate  complex
    • Non­organic partner that activates  the enzyme
    • Coenzymes  •  Organic cofactors  that are usually  derived from niacin,  riboflavin, and other  water­soluble vitamins  •  They are electron  acceptors and  transporters
    • Enzyme Classification  •  The names of enzymes usually end in the  suffix ­ase  •  Enzymes are grouped according to the types  of chemical reactions they catalyze.  – oxidases­ add oxygen  – dehydrogenases­ remove hydrogen  – hydrolases­ add water  – transferases­ transfer groups of atoms
    • Nucleic Acids  •  Polymers of monomers called nucleotides  •  serves as blueprint for protein synthesis  •  two types of nucleitides  –  DNA (deoxyribonucleic acid)  •  contains all the inheritable  genetic information (genes)  –  RNA (ribonucleic acid)
    • Nucleotide  •  each nucleotide has three  parts  – sugar­ ribose (5C sugar) or deoxyribose  – phosphate group­ constant  – nitrogenous base­ variable  OH or H
    • Nucleotides (cont.)  5 different kinds of bases in class into two goups  •  Purines  –  adenine, guanine  •  Pyrimidines  –  thymine, cytocine, uracis
    • Nucleotides (Cont.)  •  DNA­  A,  G, C, T  •  RNA­ A,  G, C, U
    • Double Stranded DNA
    • DNA Strand With Complimentary Base Paring
    • ATP  •  The bodies most  important energy  transfer molecule  •  Energy is in the  phosphate bonds  •  Bonds hydrolyzed  by adenosine  triphosphatases  (ATPases)  •  Much of the energy  in ATP comes form  glucose oxidation
    • Phosphorylation by Kinases
    • Guanosine Triphosphate (GTP)  •  Nucleotide  involved in energy  transfer  •  Activates the G  protein in cell  signaling
    • Cyclic AMP (cAMP)  •  Formed from the  removal of both  second and third  phosphate groups from  ATP  •  Acts as second  messenger to activate  metabolic effects  within the cell